时变电磁场
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时变电磁场1 什么是时变电磁场:场源(电荷、电流或时变场量)和场量(电场、磁场)随时间变化的电磁场。
由于时变的电场和磁场相互转换,也可以说时变电磁场就是电磁波。
2 时变电磁场的特点:1)电场和磁场互为对方的涡旋(旋度)源。
2)电场和磁场共存,不可分割。
3)电力线和磁力线相互环绕。
3 本教科书自第五章以后内容全是关于电磁波的,第五章主要是基础,引入波动方程去掉电场与磁场的耦合,引入复矢量,简化时间变量的分析。
第六章以平面波为例,首先研究无限大区域内的电磁波的传播特点,引入用于描述电磁波特性的参量。
然后介绍半无限大区域内的电磁波的传播特点-电磁波的反射和折射。
第七章首先介绍一个坐标方向无限、其余坐标方向有限的区域内的电磁波传播特性—导行电磁波特性,然后介绍了有限区域内的电磁波谐振特性。
第八章介绍了电磁波的产生-天线。
4 本章内容线索:1)理论方面:基本场方程,位函数(引入矢量位),边界条件,波动方程。
2)基本方法:复矢量§5.1时变电磁场方程及边界条件1 1)因为t∂∂不为零,电场和磁场相互耦合,不能分开研究。
其基本方程就是Maxwell 方程。
微分形式:⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧∂∂-=⋅∇=⋅∇=⋅∇∂∂-=⨯∇∂∂+=⨯∇t J B D t BE t DJ H ρρ0 积分形式⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧∂∂-=⋅=⋅=⋅⋅∂∂-=⋅⋅∂∂+=⋅⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰sV ss Vc s c sdV t s d J s d B dV s d D sd t B l d E s d t D J l d H ρρ)(2)物质(本构)方程: 在线性、各向同性媒质中HB E D με== 其它媒质有:非线性,各向异性,双各向异性,负相对电导率、负相对磁导率媒质等人工媒质。
这些媒质在微波、光学、隐身、伪装方面有很多应用。
3)上面的电流J 包括传导电流E J c σ=和运移电流v J vρ= 2 边界条件:§5.2 时变电磁场的唯一性定理1 如果1)一个区域内0=t 时,每一点的电场强度和磁场强度的初始值已知,2)区域边界面上电场强度的切向分量或磁场强度的切向分量已知,则该区域内每一点0>t 时Maxwell 方程组有唯一的确定解。